聚氨酯化学灌浆在细小贯穿裂缝中的应用

郝中立，陈现伟，刘　祥

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000）

聚氨酯化学灌浆在细小贯穿裂缝中的应用

郝中立，陈现伟，刘祥

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000）

【摘要】在水利工程混凝土施工中，由于温度应力及基础约束等产生的细小贯穿裂缝，采用新型聚氨酯灌浆液进行处理，效果显著。本文综述了聚氨酯化学灌浆材料的特点及工艺流程。

【关键词】混凝土；温度应力；细小裂缝；聚氨酯；化学灌浆

由于混凝土组成材料、施工工艺、内外温差等各种原因不可避免地造成混凝土产生细小贯穿裂缝，不仅影响结构物的外观质量，还可能对整个建筑物产生直接的危害，影响结构的整体性和刚度，降低混凝土强度，影响结构物的使用性能及寿命。对水工建筑物来说，混凝土中贯穿裂缝的产生，对水位线以下的裂缝，会造成水沿裂缝渗漏；对水位线以上的裂缝，则会由于气温的反复变化，使裂缝中的毛细水对结构物造成进一步的损害，从而可能造成结构物的破坏。

聚氨酯灌浆是混凝土细小裂缝渗水处理的一项非常有效的施工方法。针对结构龟裂造成的裂缝，采用高压灌注单液型（亲水性）聚氨酯封堵裂缝，不仅减少了施工过程中的劳动强度，而且能保证对细小裂缝的处理质量，缩短施工工期，降低施工成本，获得良好的经济效益。

1　混凝土裂缝成因

1）温度应力产生裂缝。在混凝土中出现最多的裂缝就是由于温度应力产生的裂缝，施工过程中，基础温差、混凝土内外温差过大或由于其他原因产生的应力释放等是混凝土温度应力裂缝产生的主要原因。根据温度应力裂缝表现形式的不同，温度应力裂缝可分为表面裂缝、深层裂缝、贯通裂缝3种。

2）基础约束贯穿裂缝。基础约束贯穿性裂缝是由于施工期混凝土最高温度下降到稳定温度，体积收缩变形受到基础限制而产生的。基础贯穿裂缝情况较复杂，多数因为混凝土侧表面长期暴露，在气温骤降反复作用下，开始时仅出现表面裂缝，以后逐渐下延并加深，最终贯穿。或者因为贴坡重力式挡墙墙后岩石表面不平整，局部有凹坑或尖角，混凝土浇筑层厚度突变，造成局部应力集中，极易发生裂缝。

2　裂缝处理方案的选择

对混凝土贴坡挡墙上出现的温度裂缝，经研究讨论采用传统处理方法，对其进行切槽填缝和埋设灌浆盒，采用磨细水泥与普通环氧浆液灌浆的效果均较差，不能达到贯通及永久封堵，并且由于封缝操作，对原混凝土结构造成新的损害。为此，针对较细和相对渗水较小的贯通裂缝，最终确定采取左右交叉打斜孔，再进行高压灌浆的方法进行施工。灌浆材料采用HX-669单液型（亲水性）聚氨酯灌浆材料，其粘度为560Pa·s、凝胶时间为30s、遇水膨胀率为45%、包水性（10倍水）55s、发泡率450%。采用该施工工艺对水利工程中出现的细小裂缝渗水进行处理，既经济又易操作，且处理效果显著。

3　聚氨酯灌浆材料的特点

1）固化速度快，反应时间在数十秒到数十分钟内，遇水迅速反应、发泡、固化，最终生成不溶于水的体型结构凝胶体。

2）浆液遇水反应，释放出CO2气体，使浆液产生很大的膨胀压力，从而推动浆液向裂缝四周及深处渗透扩散，封堵细小裂缝，直到反应结束时停止。由于膨胀而产生了二次扩散现象，所以比其他类型的化学灌浆材料有较大的渗透半径和固结体积比。

3）抗渗性能好，有很高的耐化学和生物侵蚀的能力，膨胀性大，韧性好，与钢筋混凝土有较好的粘结强度，特别是随着水压的增高，形成的固结体也越坚固，强度和不透水性也随之增高，永久性止水。

4　聚氨酯灌浆工艺流程

1）施工准备。施工前准备好穿戴防护器具（如手套、护目镜），单液型（亲水性）聚氨酯灌浆液、单液型高压灌浆机、高压注浆管、高压止水针头、防渗透水泥基渗透型结晶抗压密封剂、SDS定点钻头、电钻机等器材。

2）查缝定位。对于潮湿基层，先清扫结水，待基层全部清扫干净、表面稍为干燥时，仔细寻找裂缝，用记号笔沿裂缝做好标记；对于干燥基层，清理后用打气泵吹除表面灰尘。

3）布孔、钻孔。由于混凝土细小贯穿裂缝形状不规则，故在布孔时须沿着裂缝方向两侧最低处左或右5～10cm处交叉布孔，孔距为25～30cm，钻孔时孔经采用Ф14mm钻头，钻孔与裂缝断面夹角为25°～30°，并交叉在底板中部的1/3范围内，循序由底处向高处钻，钻至最高处时埋设止水针头，钻孔深度至结构厚度一半深，钻孔必须穿过裂缝，但不得将混凝土结构打穿。

4）清孔。将裂缝内的粉尘先用气泵冲洗干净，然后再用清洗机冲洗灌浆孔，直至灌浆孔出水清澈则可进行下步操作。

5）安装止水针头。将止水针头埋设在钻孔内，并且保证未使用前的针头橡胶部分及孔壁干燥，防止其打滑，同时用专用内六角扳手拧紧针头，防止针头与周围之间有空隙。

6）连接单液型高压灌浆机。将单液型（亲水性）聚氨酯注浆液注入单液型高压灌浆机中，连接电源并将料杯及注浆管内的残余物挤出，直到聚氨酯药剂喷出为止，再将单液型高压灌浆机连接止水针头。

7）灌浆。启动单液型（亲水性）高压灌浆机电源，将单液型（亲水性）聚氨酯注浆液通过针头注入混凝土贯穿裂缝中，立面灌浆顺序由下而上，当相邻孔开始出浆后，保持压力3～5min，即可停止本孔灌浆。移至临孔，直至灌不进浆为止，待所有孔都灌浆完毕后，回到先前第一孔，再次灌浆以保证压力最大化。

8）清理施工现场。灌浆完成后，仔细检查，墙面裂缝无渗水即可去掉灌浆嘴，同时将溢出的灌浆液清理干净，用防渗透水泥基渗透型结晶抗压密封剂对灌浆口进行修补，确保混凝土外观质量。

5　结语

在水利工程中采用聚氨酯封堵细小贯穿裂缝,能够克服水利工程特有的条件,从经济和效益的角度分析具有以下优点：

1）封堵的速度、材料能够适应水利工程野外随季节变化的气候条件,很多时候需要带水作业，施工环境比较恶劣。节约费用，提高生产效率。

2）材料无毒，能够满足水利工程环境保护要求，使水资源在上游区不受污染，满足下游人群的饮水要求。

3）施工工艺简单、速度快、效果好，满足了水利工程季节性强、时间性强的要求，为工程缩短了施工时间。

总之，聚氨酯灌浆是水利工程中混凝土细小裂缝处理的一项非常有效的施工方法，此方法工艺先进、操作简便、施工速度快，不仅能保证施工质量，而且能够提高工作效率，缩短施工工期，降低裂缝处理成本，具有良好的经济价值和社会效益。

参考文献

[1]韩法元,许波,徐卫河.水溶性聚氨酯化学灌浆材料性能影响因素的研究[J].河南化工,2004（6）:16－18.

[2]赵晖,何凤,刘益军,等.水溶性聚氨酯化学灌浆材料的研制[J].化工新型材料,2005（8）:61－63.

（责任编辑 张玉燕）

【中图分类号】TU755.8

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-01-0061-02

收稿日期：2014-12-17

作者简介：郝中立（1980—），男，工程师